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[摘 要]四管泄漏已明显的影响到锅炉的安全稳定运行，其中磨损是主要原因，本文将就如何防止四管泄漏作一研讨。
[关键词]四管；泄漏；防止；磨损
中图分类号：U556 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）14-0064-01
引言
凯迪公司第一批15个运营电厂投入运行的30台锅炉，在2015年1-12月运行时段内出现了19次“四管”泄漏后中断机组运行，其主要原因为锅炉受热面磨损、管壁减薄所致。“四管”泄漏对电厂的稳定、高效运行构成了瓶颈式的制约，是当前安全生产的最大障碍。
一、循环流化床锅炉对磨损影响的基本特性
循环流化床锅炉与传统的煤粉炉最大不同之处是：炉内床料在烟气携带下沿炉膛上升，经炉膛上部出口进入分离器，需在分离器中进行气、固两相分离，被分离后的烟气从分离器上部出口进入锅炉尾部烟道，被分离出来的固体粒子再回到炉膛下部。在循环流化床锅炉运行中，含有燃料、燃料灰、硅、钙物为主反应合成的固体床料在炉膛—分离器—返料器—炉膛这一封闭回路处不停往复循环流动中，并在炉内以850℃—950℃高温进行高效率燃烧及作脱除有害物质反应。除床料在这一回路中作外循环流动外，在重力作用下，床料在炉内不断进行内循环流动，因此会在循环回路相应部位产生磨损，以及由此到烟气流经工艺布置的各受热面延伸的一系列磨损问题。
影响循环流化床磨损速率的因素很多，下列公式反应了主要影响关系：
δ=kup3d2
δ—磨损速率；k—物料和气体的磨损特性；up—粒子速度； d—粒子直径。
1）粒子速度的影响。粒子速度是影响受热面磨损的决定因素。
2）粒子直径的影响。受热面的磨损量与床料粒子直径平方成正比，是磨损的第二大影响因素。
3）粒子浓度的影响。金属受热面的磨损量与粒子浓度成正比。在燃烧室内，粒子浓度与飞灰循环倍率有关，循环倍率高，燃烧室内床料浓度高，粒子对燃烧室受热面磨损严重。
4）床料颗粒密度、灰的成分和床料形状对受热面磨损的影响。一般来说，床料颗粒的密度越大，粒子撞击受热面的动量越大，磨损量越大。
影响磨损的因素如此之多，影响之大，足以说明了防磨工作的繁杂性。
二、循环流化床锅炉的磨损机理
先来看磨损的概念：在工程系统中，由于机械作用，间或伴有电化学的作用，物体表面材料在持续相对运行中不断发生损耗，转移或产生残余变形的现象称为磨损。
循环流化床锅炉受热面磨损主要表现为冲刷磨损和撞击磨损。
1.冲刷磨损
冲刷的形态：锅炉内烟气中的颗粒与固体表面的冲击角度较小，甚至接近平行，颗粒垂直于固体表面的速度使它锲于被冲击物体，而颗粒与固体表面相切的分速度使它沿物体表面滑动，两个分速度合成的效果起一种刨削作用，固体表面的磨损速率随时间延伸变化不大。
1）锅炉内虽然烟气和物料流动方向与受热面管束总体布置方向一致，但因管束局部存在凹陷或凸起，致使烟物流动在其附近发生突变，进而会促使烟物中的粒子对该部位造成快速磨损，直至凹陷或凸起附近区域达到平滑过渡，磨损才会减缓。产生冲刷磨损形态部位包括受热面管排连接焊口、加固联结的筋片等。此冲刷不但会对物件形成快速磨损，而且还会对附近的管壁造成冲刷磨损，这里由于烟物流经凹陷凸起的部位起到了改变方向的作用。直接冲击固体相近区域，较大的冲击力致该处物件快速磨损。
2）或因某一部位存在凸台面，或堆积物料致使烟物流动方向改变，且在附近区域产生涡流，进而对该部位造成严重磨损，比如粒子沿水冷壁自上而下落到耐火材料上沿时，将迅速改变方向，此处没有上行的流化气流，在上沿角内沉积的粒子从耐火层边缘流出时，又会被上行的流化风托起，沿水冷壁落下，如此反复形成涡流，该处涡流物料密度特别大，由于在炉膛下部物料粒度也较大，因此冲刷必将造成该部位的快速而严重的磨损。
2、撞击磨损
撞击形态：颗粒相对于固体表面冲击角度较大，或接近于垂直，以一定的运动速度撞击固体表面使其产生变形或显微裂纹，大量颗粒长期反复撞击使得固体表面疲劳破坏，随时间迁移，磨损速率呈增长趋势，甚至变形脱落，最终导致磨损量突升，此类磨损与其物料流动方向和速度关系较大。
1）撞击磨损最典型的是炉膛出口侧水冷壁，烟物对金属管壁作垂直或大角度撞击运动，越接近出口磨损越严重，越靠近上部越严重，与出口烟道平行位置最为严重。由于出口烟气物料有旋转，炉膛前后方向的中部磨损也比较严重，这是由于离出口越近，对应宽阔的炉膛属于缩口部位，烟物容积被压缩，烟物被浓缩，物料的速度越高，浓度越大，当上部的物料在碰撞改变方向后，一部分被烟气带走，一部分沿水冷壁管掉入炉膛，物料越靠近下部水冷壁堆积越多，形成了防冲刷的保护层，从而会减轻对下部水冷壁的冲击。
2）当携带物料的烟气垂直冲击管束时，所产生的磨损速度是磨损形式中最快的，这是因为能量损失最大，管束表面受到的冲击和磨损也最大，如布置在炉膛中部的二级过热器和烟道进口一、二排拉稀的水冷壁管，同样是上部磨损严重，与烟速、与物料浓度关联大，在水平方向则是中部磨损严重，这也是由烟速与物料浓度所决定。
三、循环流化床锅炉防磨措施分析
生物质循环流化床锅炉防磨损课题，实际上是比传统锅炉更为繁杂的系统工程。从锅炉开始启动到烟尘排出的各工艺过程，都与磨损有着环环相扣的联系，在软硬件上忽视任一环节与部位都有可能对磨损失去控制而影响到设备安全，現罗列如下防磨管理与技术措施：
1、健全完善专业技术管理体系，强化金属技术监督及相关专业技术监督工作，推行中心试验室与各厂专业技术管理人员相结合的管理方式，各厂要成立以副总经理为主要负责人，发电部部长、各专业专工、检修人员、运行值值长参加的十四类技术监督网工作，并将金属技术监督工作作为重点，建立关健部位磨损变化，修复的技术档案等技术管理工作。
2、强化运行管理，将布袋除尘器及其辅助设备的正常运行状况纳入重点检查，严格控制范围。
3、从锅炉运行调整上对磨损产生条件实行有效的限制
1）严格控制进入炉膛的总风量，维持合理的过剩空气系数。
2）严格控制好炉膛负压。炉膛负压过大，会造成整个烟气系统流速增高，飞灰浓度随之增大，所携带的颗粒粒度增粗，必然加大锅炉受热面的冲蚀机率。
4、在受热面中加装均流装置。主要是在局部烟速过高，飞灰浓度大的区域加装，如可在省煤器上放置多孔消旋均流板，均衡烟气在尾部的流速，从而缓解磨损。
5、在各受热面易磨损处加防磨装置
1）在高温过热器1—3排管束迎风面上加装防磨罩，以抗击粒子对管壁的直接冲蚀。
2）在低温过热器后部1—3排管背风面上加装防护罩，以抵御气流旋涡的疲劳磨损作用力。
3）可在过热器下部弯头处加装防磨罩，以消除烟气走廊在磨损上的作用力。
4）对省煤器管箱前几排管壁上平行焊接圆钢条，直接抵御冲击式磨损。
5）对包墙管与水冷壁交汇处要及时清灰，及时避免烟气走廊的形成。
四、结束语
锅炉“四管”防磨是一个系统的工程，在安装阶段我们要从设计、制造、安装全过程监督，确保设备可靠；在运行阶段我们要从运行调整、检修维护、技术改造方面入手，不断总结磨损的特征，分清磨损机理，制定相应防范措施，以主动控制为主，被动防御为辅，追求长治久安，为安全、稳定、高效生产运行奠定良好的设备基础。
参考文献
[1] 杨建球，曾庭华.大型循环流化床锅炉运行优化及改进[M].中国电力出版社.2010.
[2] 姜华，张定台.循环流化床锅炉实用技术问答[M].中国水利水电出版社.2005.
[关键词]四管；泄漏；防止；磨损
中图分类号：U556 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）14-0064-01
引言
凯迪公司第一批15个运营电厂投入运行的30台锅炉，在2015年1-12月运行时段内出现了19次“四管”泄漏后中断机组运行，其主要原因为锅炉受热面磨损、管壁减薄所致。“四管”泄漏对电厂的稳定、高效运行构成了瓶颈式的制约，是当前安全生产的最大障碍。
一、循环流化床锅炉对磨损影响的基本特性
循环流化床锅炉与传统的煤粉炉最大不同之处是：炉内床料在烟气携带下沿炉膛上升，经炉膛上部出口进入分离器，需在分离器中进行气、固两相分离，被分离后的烟气从分离器上部出口进入锅炉尾部烟道，被分离出来的固体粒子再回到炉膛下部。在循环流化床锅炉运行中，含有燃料、燃料灰、硅、钙物为主反应合成的固体床料在炉膛—分离器—返料器—炉膛这一封闭回路处不停往复循环流动中，并在炉内以850℃—950℃高温进行高效率燃烧及作脱除有害物质反应。除床料在这一回路中作外循环流动外，在重力作用下，床料在炉内不断进行内循环流动，因此会在循环回路相应部位产生磨损，以及由此到烟气流经工艺布置的各受热面延伸的一系列磨损问题。
影响循环流化床磨损速率的因素很多，下列公式反应了主要影响关系：
δ=kup3d2
δ—磨损速率；k—物料和气体的磨损特性；up—粒子速度； d—粒子直径。
1）粒子速度的影响。粒子速度是影响受热面磨损的决定因素。
2）粒子直径的影响。受热面的磨损量与床料粒子直径平方成正比，是磨损的第二大影响因素。
3）粒子浓度的影响。金属受热面的磨损量与粒子浓度成正比。在燃烧室内，粒子浓度与飞灰循环倍率有关，循环倍率高，燃烧室内床料浓度高，粒子对燃烧室受热面磨损严重。
4）床料颗粒密度、灰的成分和床料形状对受热面磨损的影响。一般来说，床料颗粒的密度越大，粒子撞击受热面的动量越大，磨损量越大。
影响磨损的因素如此之多，影响之大，足以说明了防磨工作的繁杂性。
二、循环流化床锅炉的磨损机理
先来看磨损的概念：在工程系统中，由于机械作用，间或伴有电化学的作用，物体表面材料在持续相对运行中不断发生损耗，转移或产生残余变形的现象称为磨损。
循环流化床锅炉受热面磨损主要表现为冲刷磨损和撞击磨损。
1.冲刷磨损
冲刷的形态：锅炉内烟气中的颗粒与固体表面的冲击角度较小，甚至接近平行，颗粒垂直于固体表面的速度使它锲于被冲击物体，而颗粒与固体表面相切的分速度使它沿物体表面滑动，两个分速度合成的效果起一种刨削作用，固体表面的磨损速率随时间延伸变化不大。
1）锅炉内虽然烟气和物料流动方向与受热面管束总体布置方向一致，但因管束局部存在凹陷或凸起，致使烟物流动在其附近发生突变，进而会促使烟物中的粒子对该部位造成快速磨损，直至凹陷或凸起附近区域达到平滑过渡，磨损才会减缓。产生冲刷磨损形态部位包括受热面管排连接焊口、加固联结的筋片等。此冲刷不但会对物件形成快速磨损，而且还会对附近的管壁造成冲刷磨损，这里由于烟物流经凹陷凸起的部位起到了改变方向的作用。直接冲击固体相近区域，较大的冲击力致该处物件快速磨损。
2）或因某一部位存在凸台面，或堆积物料致使烟物流动方向改变，且在附近区域产生涡流，进而对该部位造成严重磨损，比如粒子沿水冷壁自上而下落到耐火材料上沿时，将迅速改变方向，此处没有上行的流化气流，在上沿角内沉积的粒子从耐火层边缘流出时，又会被上行的流化风托起，沿水冷壁落下，如此反复形成涡流，该处涡流物料密度特别大，由于在炉膛下部物料粒度也较大，因此冲刷必将造成该部位的快速而严重的磨损。
2、撞击磨损
撞击形态：颗粒相对于固体表面冲击角度较大，或接近于垂直，以一定的运动速度撞击固体表面使其产生变形或显微裂纹，大量颗粒长期反复撞击使得固体表面疲劳破坏，随时间迁移，磨损速率呈增长趋势，甚至变形脱落，最终导致磨损量突升，此类磨损与其物料流动方向和速度关系较大。
1）撞击磨损最典型的是炉膛出口侧水冷壁，烟物对金属管壁作垂直或大角度撞击运动，越接近出口磨损越严重，越靠近上部越严重，与出口烟道平行位置最为严重。由于出口烟气物料有旋转，炉膛前后方向的中部磨损也比较严重，这是由于离出口越近，对应宽阔的炉膛属于缩口部位，烟物容积被压缩，烟物被浓缩，物料的速度越高，浓度越大，当上部的物料在碰撞改变方向后，一部分被烟气带走，一部分沿水冷壁管掉入炉膛，物料越靠近下部水冷壁堆积越多，形成了防冲刷的保护层，从而会减轻对下部水冷壁的冲击。
2）当携带物料的烟气垂直冲击管束时，所产生的磨损速度是磨损形式中最快的，这是因为能量损失最大，管束表面受到的冲击和磨损也最大，如布置在炉膛中部的二级过热器和烟道进口一、二排拉稀的水冷壁管，同样是上部磨损严重，与烟速、与物料浓度关联大，在水平方向则是中部磨损严重，这也是由烟速与物料浓度所决定。
三、循环流化床锅炉防磨措施分析
生物质循环流化床锅炉防磨损课题，实际上是比传统锅炉更为繁杂的系统工程。从锅炉开始启动到烟尘排出的各工艺过程，都与磨损有着环环相扣的联系，在软硬件上忽视任一环节与部位都有可能对磨损失去控制而影响到设备安全，現罗列如下防磨管理与技术措施：
1、健全完善专业技术管理体系，强化金属技术监督及相关专业技术监督工作，推行中心试验室与各厂专业技术管理人员相结合的管理方式，各厂要成立以副总经理为主要负责人，发电部部长、各专业专工、检修人员、运行值值长参加的十四类技术监督网工作，并将金属技术监督工作作为重点，建立关健部位磨损变化，修复的技术档案等技术管理工作。
2、强化运行管理，将布袋除尘器及其辅助设备的正常运行状况纳入重点检查，严格控制范围。
3、从锅炉运行调整上对磨损产生条件实行有效的限制
1）严格控制进入炉膛的总风量，维持合理的过剩空气系数。
2）严格控制好炉膛负压。炉膛负压过大，会造成整个烟气系统流速增高，飞灰浓度随之增大，所携带的颗粒粒度增粗，必然加大锅炉受热面的冲蚀机率。
4、在受热面中加装均流装置。主要是在局部烟速过高，飞灰浓度大的区域加装，如可在省煤器上放置多孔消旋均流板，均衡烟气在尾部的流速，从而缓解磨损。
5、在各受热面易磨损处加防磨装置
1）在高温过热器1—3排管束迎风面上加装防磨罩，以抗击粒子对管壁的直接冲蚀。
2）在低温过热器后部1—3排管背风面上加装防护罩，以抵御气流旋涡的疲劳磨损作用力。
3）可在过热器下部弯头处加装防磨罩，以消除烟气走廊在磨损上的作用力。
4）对省煤器管箱前几排管壁上平行焊接圆钢条，直接抵御冲击式磨损。
5）对包墙管与水冷壁交汇处要及时清灰，及时避免烟气走廊的形成。
四、结束语
锅炉“四管”防磨是一个系统的工程，在安装阶段我们要从设计、制造、安装全过程监督，确保设备可靠；在运行阶段我们要从运行调整、检修维护、技术改造方面入手，不断总结磨损的特征，分清磨损机理，制定相应防范措施，以主动控制为主，被动防御为辅，追求长治久安，为安全、稳定、高效生产运行奠定良好的设备基础。
参考文献
[1] 杨建球，曾庭华.大型循环流化床锅炉运行优化及改进[M].中国电力出版社.2010.
[2] 姜华，张定台.循环流化床锅炉实用技术问答[M].中国水利水电出版社.2005.